KR20060134112A - Selection of ensemble averaging weights for a pulse oximeter based on signal quality metrics - Google Patents

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Abstract

A method and a system for ensemble averaging signals in a pulse oximeter, including receiving first and second electromagnetic radiation signals from a blood perfused tissue portion corresponding to two different wavelengths of light, obtaining an assessment of the signal quality of the electromagnetic signals, selecting weights for an ensemble averager using the assessment of signal quality, and ensemble averaging the electromagnetic signals using the ensemble averager.

Description

맥박 산소 포화도 측정기에서 신호 특성 메트릭에 기초한 앙상블 평균화 가중치의 선택{SELECTION OF ENSEMBLE AVERAGING WEIGHTS FOR A PULSE OXIMETER BASED ON SIGNAL QUALITY METRICS}Selection of Ensemble Averaging Weights Based on Signal Characteristic Metrics in Pulse Oxygen Saturation Meters

본 발명은 산소 포화도 측정기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 맥박 산소 포화도 측정기에 의해 감지된 파형을 포함하는 신호들을 앙상블 평균화하기 위한 앙상블 평균화 가중치의 선택에 관한 것이다.The present invention relates to an oxygen saturation meter, and more particularly, to the selection of an ensemble averaging weight for ensemble averaging signals comprising waveforms sensed by the pulse saturation meter.

맥박 산소 포화도 측정기는, 환자의 동맥혈 내의 헤모글로빈의 혈중 산소 포화도 및 맥박 속도를 포함하는 다양한 혈액의 특성들을 측정하기 위해 이용된다. 이러한 특성들의 측정은, 혈액이 흐르는 환자의 조직의 일부를 통해 빛을 산란시키고, 이 조직에서의 빛의 흡수 및 확산을 광전기적으로 감지하는 비침투성 센서를 이용하여 수행되어 왔다. 흡수되거나 확산된 빛의 양은, 본 기술 분야에 공지된 다양한 알고리즘을 이용하여, 조직 내의 혈액 성분의 양을 측정하는 데에 이용된다. 맥박 산소 포화도 측정기에서의 "맥박"은, 심박동 사이클 동안의, 조직 내에서의 동맥혈의 시간에 따른 변화량에 의해 측정된다. 감지된 광학 측정에 의해 처리된 신호는, 혈액이 흐르는 환자의 조직의 일부를 통한 광학 에너지의 주기적인 감쇠와 관련되며, 체적 변동 그래프 파형(plethysmographic waveform)과 유사하다.Pulse oxygen saturation meters are used to measure various blood properties, including blood oxygen saturation and pulse rate of hemoglobin in the arterial blood of a patient. Measurement of these properties has been performed using a non-invasive sensor that scatters light through a portion of the tissue of the patient where blood flows and photoelectrically detects the absorption and diffusion of light in that tissue. The amount of light absorbed or diffused is used to measure the amount of blood components in the tissue using various algorithms known in the art. The "pulse" in the pulse saturation meter is measured by the amount of time-dependent change in arterial blood in the tissue during the heartbeat cycle. The signal processed by the sensed optical measurement is related to the periodic attenuation of optical energy through a portion of the tissue of the patient through which blood flows, and is similar to a plethysmographic waveform.

순간적 평균화의 방법인 앙상블 평균화(ensemble averaging)는, 가중치를 이용하여 계산된다. 맥박 산소 포화도 측정기에 있어서, 앙상블 평균화는, 새로 측정한 샘플과 한 맥박 구간 이전의 앙상블 평균화된 샘플 간의 가중 평균화를 산출한다. 앙상블 평균화를 산출하기 위해 선택되고 이용되는 가중치들은, 앙상블 평균화 처리에 대해 현저한 영향을 미친다. 이러한 가중치들은 항상 동일하게 선택되거나, 또는 앙상블 평균화될 신호들의 특성에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들면, Colon의 미국 특허 제4,690,126호에서는, 서로 다른 펄스들 및 합성물에 대해 서로 다른 가중치가 할당되는 앙상블 평균화를 개시하고 있으며, 평균화된 맥박 파형은 산소 포화도를 산출하기 위해 이용된다. 앙상블 평균화 가중치를 조정하기 위한 Colon의 신호 메트릭(metric)은, 모션 아티팩트(motion artifact)의 정도 측정, 낮은 흐름(예를 들면, 특정 한도 이하의 맥박 강도)의 정도 측정, 및 맥박 속도에 기초한다.Ensemble averaging, a method of instantaneous averaging, is calculated using weights. In the pulse oxygen saturation meter, the ensemble averaging calculates the weighted averaging between the newly measured sample and the ensemble averaged sample before one pulse interval. The weights selected and used to calculate ensemble averaging have a significant impact on the ensemble averaging process. These weights may always be chosen equally or may be selected based on the characteristics of the signals to be ensemble averaged. For example, US Pat. No. 4,690,126 to Colon discloses an ensemble averaging where different weights are assigned to different pulses and composites, and the averaged pulse waveform is used to calculate oxygen saturation. Colon's signal metric for adjusting the ensemble averaging weight is based on measuring the degree of motion artifact, measuring the degree of low flow (eg pulse intensity below a certain limit), and pulse rate. .

한편, 맥박 산소 포화도 측정기에 의해 감지된 파형을 포함하는 신호들을 앙상블 평균화하기 위해 이용되는 앙상블 평균화 가중치를 선택하기 위한, 보다 탄력적이고 확실한 방법이 요구되고 있다.On the other hand, there is a need for a more flexible and reliable method for selecting an ensemble averaging weight that is used to ensemble averaging signals including waveforms sensed by pulse saturation meters.

본 발명은, 맥박 산소 포화도 측정기에서 감지된 파형과 관련된 신호들을 앙상블 평균화하기 위해 이용되는 앙상블 평균화 가중치의 선택에 관한 것이다. 앙상블 평균화 가중치의 선택은, 다양한 신호 특성 메트릭 또는 지표들의 하나 또는 다수 또는 이들의 조합에 기초하여 이루어진다. 일 실시예에서, 본 발명은, 맥박 산소 포화도 농도계에서 신호들을 앙상블 평균화하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, 혈액이 흐르는 조직으로부터 빛의 서로 다른 두개의 파장과 관련된 제1 및 제2 전자기적 방사 신호를 수신하는 단계; 상기 제1 및 제2 전자기적 신호들의 신호 특성에 대한 평가를 획득하는 단계; 상기 신호 특성에 대한 평가를 이용하여 앙상블 평균화기에서 사용하기 위한 가중치를 선택하는 단계; 및 상기 앙상블 평균화기를 이용하여 상기 제1 및 제2 전자기적 신호들을 앙상블 평균화하는 단계를 포함한다.The present invention relates to the selection of an ensemble averaging weight that is used to ensemble average the signals associated with the sensed waveform in a pulse saturation meter. The selection of ensemble averaging weights is made based on one or more or a combination of various signal characteristic metrics or indicators. In one embodiment, the present invention provides a method of ensemble averaging signals in a pulse saturation concentration meter. The method includes receiving first and second electromagnetic radiation signals associated with two different wavelengths of light from tissue flowing blood; Obtaining an evaluation of a signal characteristic of the first and second electromagnetic signals; Selecting weights for use in an ensemble averaging using the evaluation of the signal characteristics; And ensembling the first and second electromagnetic signals using the ensemble averager.

일 실시 형태에서, 앙상블 평균화 가중치의 선택은, 다양한 신호 특성 지표들에 대한 평가 및 사용을 포함하며, 또한, 상기 가중치의 선택은 이하의 하나 또는 다수의 신호 특성 파라미터들의 조합을 형성하는 것을 포함한다. 상기 파라미터들은, 신호들의 부정맥 정도 측정, 제1 및 제2 전자기적 방사 신호들 사이의 유사성 또는 상호 의존성 측정, 신호의 장기간 평균화된 맥박 진폭과 현재의 맥박 진폭과의 비율에 의한 모션 아티팩트의 정도 측정, 신호의 이전 맥박 진폭에 대한 현재 맥박 진폭의 비율; 및 신호의 평균화된 맥박 구간에 대한 현재 맥박 구간의 비율이다.In one embodiment, the selection of ensemble averaging weights includes evaluating and using various signal characteristic indicators, wherein the selection of weights comprises forming a combination of one or more signal characteristic parameters below. . The parameters may be determined by measuring the arrhythmia of the signals, measuring the similarity or interdependence between the first and second electromagnetic radiation signals, and measuring the degree of motion artifacts by the ratio of the long-term averaged pulse amplitude of the signal to the current pulse amplitude. The ratio of the current pulse amplitude to the previous pulse amplitude of the signal; And the ratio of the current pulse interval to the averaged pulse interval of the signal.

본 발명의 실시예들에 대한 특징 및 장점에 대하여, 첨부한 도면을 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 설명된다.Features and advantages of embodiments of the present invention are described in more detail below with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일례로서의 산소 포화도 측정기를 블록으로 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a block diagram showing an oxygen saturation meter as an example.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 맥박 산소 포화도 측정기의 신호 처리 구조를 블록으로 나타낸 도면.2 is a block diagram illustrating a signal processing structure of a pulse saturation measuring instrument according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 방법 및 시스템은, 맥박 산소 포화도 측정기에 의해 감지된 파형과 관련된 신호들을 앙상블 평균화하기 위해 이용되는 앙상블 평균화 가중치의 선택에 관련된다. 앙상블 평균화 가중치의 선택은, 다양한 신호 특성 분석 또는 지표들의 하나 또는 다수 또는 조합에 기초한다. 본 발명의 일 실시예는, 특히, 맥박 산소 포화도 측정기의 모니터 및 맥박 산소 포화도 측정기의 센서에 있어서의, 동맥혈 내의 헤모글로빈의 산소 포화도 측정 및 맥박 또는 심박 속도와 관련되어 설명될 수 있으며 또한 이에 적용된다. 한편, 본 발명의 실시예는, ECG 및 혈압 등과 관련된 일반적인 환자 모니터 및 이와 연결된 환자 센서에 동일하게 적용될 수 있으며, 또한, 산소 포화도 측정기 또는 맥박 산소 포화도 측정기가 아닌 장치에 대해서도 적용될 수 있다. A method and system according to one embodiment of the invention relates to the selection of an ensemble averaging weight that is used to ensemble average the signals associated with the waveform sensed by the pulse saturation meter. The selection of ensemble averaging weights is based on one or more or a combination of various signal characterizations or indicators. One embodiment of the present invention may be described and applied in connection with the pulse saturation rate and pulse or heart rate of hemoglobin in arterial blood, especially in the monitor of the pulse saturation meter and the sensor of the pulse saturation meter. . Meanwhile, the embodiment of the present invention may be equally applied to a general patient monitor related to ECG and blood pressure, and a patient sensor connected thereto, and may also be applied to a device other than an oxygen saturation meter or a pulse saturation meter.

일반적인 맥박 산소 포화도 측정기는, 동맥혈 헤모글로빈의 산소 포화도 퍼센티지(SpO2 또는 sat) 및 맥박 속도의 두 가지 생리적 파라미터를 측정한다. 산소 포화도는 다양한 기술에 의해 측정될 수 있다. 어떤 기술에서는, 적색광 내지 적외선 신호들의 변조 비율에 대한 비율(ratio-of-ratio)을 결정하기 위해, 광감지기에 의해 생성되는 광전류를 제어 및 처리한다. 이 변조 비율은 동맥혈의 산소 포화도와 깊은 관련이 있다는 것이 알려져 있다. 맥박 산소 포화도 측정기 및 센서들은, 환자, 건강검진 피검자 또는 동물들 각 집단의 동맥혈에서 측정된 산소 포화도(SaO2)의 범위와 변조 비율을 측정함으로써 경험적으로 조정된다. 이러한 관련성은, 반대로, 환자의 변조 비율의 측정값에 기초하여 혈중 산소 포화도(SpO2)를 측 정하는 데 이용될 수 있다. 변조 비율을 이용한 산소 포화도의 결정은, 1998년 12월 29일에 발행된 미국 특허 제5,853,364호 "METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING PHYSIOLOGICAL PARAMETERS USING MODEL-BASED ADAPTIVE FILTERING" 및 1990년 3월 27일에 발행된 미국 특허 제4,911,167호 "METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING OPRICAL PULSES"에 설명되어 있으며 이는 본 발명에 의해 참조된다. 산소 포화도 및 변조 비율 사이의 관계는, 1997년 7월 8일에 발행된 미국 특허 제5,645,059호 "MEDICAL SENSOR WITH MODULATED ENCODING SCHEME"에 설명되어 있으며 본 발명에 의해 참조된다. 대부분의 맥박 산소 포화도 측정기는, 간섭에 의해 영향받기 쉬운 최초 결정된 포화도 또는 맥박 속도를 포함하는 맥파 그래프를 생성한다.A typical pulse oxygen saturation meter measures two physiological parameters, the oxygen saturation percentage (SpO 2 or sat) and pulse rate of arterial hemoglobin. Oxygen saturation can be measured by various techniques. In some techniques, the photocurrent generated by the light sensor is controlled and processed to determine the ratio of the red to infrared signals to the modulation ratio. It is known that this modulation rate is closely related to the oxygen saturation of arterial blood. Pulse oxygen saturation meters and sensors are empirically adjusted by measuring the range and modulation rate of oxygen saturation (SaO 2) measured in arterial blood of each population of patients, health examinees, or animals. This association can, on the contrary, be used to measure blood oxygen saturation (SpO 2) based on measurements of the patient's modulation rate. Determination of oxygen saturation using the modulation rate is described in U.S. Patent No. 5,853,364 issued on December 29, 1998, "METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING PHYSIOLOGICAL PARAMETERS USING MODEL-BASED ADAPTIVE FILTERING" and issued March 27, 1990. Patent 4,911,167 describes " METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING OPRICAL PULSES " which is referred to by the present invention. The relationship between oxygen saturation and modulation rate is described in US Pat. No. 5,645,059, “MEDICAL SENSOR WITH MODULATED ENCODING SCHEME,” issued July 8, 1997, and is referenced by the present invention. Most pulse saturation meters produce a pulse wave graph that includes the initially determined saturation or pulse rate that is susceptible to interference.

도 1은 본 발명을 구현하는 산소 포화도 측정기의 일 실시예를 나타내는 블록도이다. 본 발명의 일 실시예는, 이하에서 설명될 마이크로프로세서(122)에 의해 실행되는 데이터 처리 알고리즘에 의해 구현된다. 광원(110)으로부터의 빛은 혈액이 흐르는 조직(112)의 내부를 통과하고, 산란되며, 광감지기(114)에 의해 감지된다. 광원 및 광감지기를 포함하는 센서(100)는, 산소 포화도 측정기가 산소 포화도를 계산하기 위한 적절한 교정 계수를 선택할 수 있도록, 광원(110)의 파장을 나타내는 신호들을 제공하는 인코더(116)를 더 포함할 수 있다. 인코더(116)는 예를 들면 레지스터일 수 있다.1 is a block diagram illustrating one embodiment of an oxygen saturation meter embodying the present invention. One embodiment of the present invention is implemented by a data processing algorithm executed by the microprocessor 122 described below. Light from the light source 110 passes through the inside of the tissue 112 through which blood flows, is scattered, and sensed by the light sensor 114. The sensor 100 comprising a light source and a light sensor further includes an encoder 116 that provides signals indicative of the wavelength of the light source 110 such that the oxygen saturation meter can select an appropriate calibration factor for calculating the oxygen saturation. can do. Encoder 116 may be a register, for example.

센서(100)는 맥박 산소 포화도 측정기(120)에 연결된다. 이 산소 포화도 측정기는, 내부 버스(124)에 연결된 마이크로프로세서(122)를 포함한다. 또한, 버스에는 RAM 메모리(126) 및 디스플레이(128)가 연결된다. 타임 처리 유닛(TPU; 130) 은, 광원(110)이 발광하는 시기를 제어하기 위한 광 구동 회로(132)에 타이밍 제어 신호를 제공하고, 다수의 광원이 사용되는 경우에는 각각의 광원들에 대한 멀티플렉싱된 타이밍을 제공한다. TPU(130)는, 광감지기(114)로부터 증폭기(133) 및 스위칭 회로(134)를 통과하는 신호들의 게이팅-인(gating-in)을 제어한다. 이러한 신호들은 다수의 광원들의 발광 타이밍에 기초한 적절한 타임에 샘플링된다. 수신된 신호는 증폭기(136), 저역 통과 필터(136) 및 아날로그-디지털 변환기(140)를 통과하게 된다. 디지털 데이터는, 큐 구조의 직렬 모듈(QSM; 142)에 저장되며, 이후 QSM(142)이 가득차게 되면 RAM(126)으로 전송된다. 일 실시예에서, 수신된 다수의 빛의 파장 또는 스펙트라에 따라 개별적인 증폭기와 필터 및 A/D 변환기를 갖는, 다수의 병렬 경로가 존재할 수도 있다.The sensor 100 is connected to the pulse oxygen saturation meter 120. This oxygen saturation meter includes a microprocessor 122 connected to an internal bus 124. Also connected to the bus is a RAM memory 126 and a display 128. The time processing unit (TPU) 130 provides a timing control signal to the light driving circuit 132 for controlling when the light source 110 emits light, and when a plurality of light sources are used, Provides multiplexed timing. The TPU 130 controls the gating-in of signals passing from the light sensor 114 to the amplifier 133 and the switching circuit 134. These signals are sampled at appropriate times based on the timing of light emission of the plurality of light sources. The received signal is passed through amplifier 136, low pass filter 136 and analog-to-digital converter 140. The digital data is stored in a serial module (QSM) 142 in a queue structure and then transferred to the RAM 126 when the QSM 142 becomes full. In one embodiment, there may be multiple parallel paths, with separate amplifiers, filters, and A / D converters, depending on the wavelength or spectra of the multiple lights received.

광감지기(114)에서 수신된 빛과 관련되어 수신된 신호 값들에 기초하여, 마이크로프로세서(122)가 다양한 알고리즘을 이용하여 산소 포화도를 계산한다. 이러한 알고리즘은, 이용된 빛의 파장과 관련되며 경험적으로 결정될 수 있는 계수들을 필요로 한다. 이러한 계수들은 ROM(146)에 저장된다. 2-파장 시스템에서, 한쌍의 파장 스펙트라에 대해 선택되는 특정 계수들의 셋트는, 특정 센서(100)의 특정 광원과 관련된 인코더(116)에 의해 나타내어지는 값에 의해 결정된다. 일 실시예에서, 서로 다른 계수들의 셋트를 선택하기 위해, 다수의 저항값들이 할당될 수도 있다. 또다른 실시예에서는, 근적색 광원 또는 원적색 광원과 짝이 되는 적외선 광원에 대해 적합한 계수들 중에서 선택하기 위해, 동일한 저항들을 이용한다. 근적색광 셋트 또는 원적색광 셋트 중에서 어느 것을 선택할 지에 대한 선택은, 제어 입 력(154)들로부터의 제어 입력에 의해 이루어진다. 제어 입력(154)들은 예를 들면, 맥박 산소 포화도 측정기의 스위치, 키보드, 또는 원격 호스트 컴퓨터로부터의 명령을 제공하는 포트 등일 수 있다. 또한, 환자의 맥박 속도와 산소 포화도 또는 다른 원하는 생리적 파라미터를 결정하기 위해, 다수의 방법 또는 알고리즘을 이용할 수 있다.Based on the signal values received in relation to the light received at the light sensor 114, the microprocessor 122 calculates oxygen saturation using various algorithms. This algorithm requires coefficients that are related to the wavelength of light used and can be determined empirically. These coefficients are stored in ROM 146. In a two-wavelength system, the set of specific coefficients selected for a pair of wavelength spectra is determined by the value represented by the encoder 116 associated with the particular light source of the particular sensor 100. In one embodiment, multiple resistance values may be assigned to select a set of different coefficients. In another embodiment, the same resistors are used to select among the coefficients suitable for the near-red light source or the infrared light source paired with the far-red light source. The choice of whether to select a near red light set or a far red light set is made by a control input from the control inputs 154. The control inputs 154 may be, for example, a switch of a pulse saturation meter, a keyboard, or a port for providing commands from a remote host computer. In addition, a number of methods or algorithms can be used to determine the patient's pulse rate and oxygen saturation or other desired physiological parameters.

맥박 산소 포화도 측정기의 일 실시예에 대한 상술한 설명은, 도 2를 참조하여 후술할 앙상블 평균화기에 적용되는 앙상블 평균화 가중치를 조정하기 위한 방법을 설명하기 위한 기초 정보로서 제공된 것이다. The above description of one embodiment of the pulse oxygen saturation measuring instrument is provided as basic information for explaining a method for adjusting an ensemble averaging weight applied to an ensemble averaging device, which will be described later with reference to FIG.

본 발명의 실시예들은, 맥박 산소 포화도 측정기를 동작시키기 위한 목적을 갖는 광학 신호들을 처리하기 위해 이용되는 상위 신호 처리 시스템의 일부분으로서 구현된다. 이러한 신호 처리 시스템은, 도 2에, 본 발명의 일 실시예에 따른 맥박 산소 포화도 측정기의 신호 처리 구조의 블록도(200)로서 도시되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 구조(200)는, 맥박 산소 포화도 측정기의 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 알고리즘에 의해 구현될 수 있다. 또한, 산소 포화도 및 맥박 속도 계산기능을 추가함으로써, 상기 시스템(200)은 필터 가중치 계수를 결정하기 위해 이용되는 다양한 신호 메트릭들을 측정할 수 있게 된다. 신호 메트릭들은, 맥박이 맥파 그래프와 일치하는지 또는 잡음과 일치하는지의 여부를 나타낸다. 신호 메트릭들은 예를 들면, 주파수(인간의 맥박 속도의 범위 이내인가), 형태(심장의 맥박 형태인가), 상승 타임 등과 관련될 수도 있다. 도 2에 도시된 시스템은, 산소 포화도 및 맥박 속도를 모두 계산한다. 시스템(200)은, 이후에 별도 로 설명될, 정맥 맥박과 센서 오프와 맥박 신호 잃어버림 상태를 감지하기 위해 이용된다.Embodiments of the present invention are implemented as part of a higher level signal processing system used to process optical signals having the purpose of operating a pulse saturation meter. Such a signal processing system is shown in FIG. 2 as a block diagram 200 of the signal processing structure of a pulse saturation meter according to one embodiment of the invention. The signal processing structure 200 according to an embodiment of the present invention may be implemented by a software algorithm executed by a processor of a pulse saturation meter. In addition, by adding oxygen saturation and pulse rate calculations, the system 200 can measure various signal metrics used to determine filter weight coefficients. Signal metrics indicate whether the pulse coincides with a pulse wave graph or with noise. Signal metrics may be related to, for example, frequency (in the range of human pulse rate), shape (in the form of heart pulse), rise time, and the like. The system shown in FIG. 2 calculates both oxygen saturation and pulse rate. System 200 is used to detect venous pulses and sensor off and pulse signal loss conditions, which will be described separately later.

I. 산소 포화도 계산I. Oxygen Saturation Calculation

블록(202)은 신호 조정 블록의 동작을 나타낸다. 디지털화된 적색광 및 적외선 신호들 또는 파형들은 블록(202)에서 수신되고, (1) 기준선 시프트(baseline shift)를 제거하기 위해 제1 미분되고, (2) 고정된 계수에 의해 저역 통과 필터링되고, (3) 비율을 보존하기 위해 DC 값으로 나뉘어짐으로써 조정된다. 신호 조정 부시스템(Signal Conditioning subsystem)의 기능은, 인간의 맥파 그래프에서 발생한 고주파를 강조하고 모션 아티팩트가 일반적으로 집중되는 부분의 저주파를 약화시키는 것이다. 신호 조정 부시스템은, 초기화 동안에 확인된 하드웨어의 특성에 기초하여, 자신의 필터 계수(광대역 또는 협대역)를 선택한다. 블록(202)으로의 입력은 디지털화된 적색광 및 적외선 신호들이며, 그 출력은 전처리된 적색광 및 적외선 신호들이 된다.Block 202 illustrates the operation of the signal adjustment block. The digitized red and infrared signals or waveforms are received at block 202, (1) first differentiated to remove baseline shift, (2) low pass filtered by a fixed coefficient, ( 3) Adjusted by dividing by the DC value to preserve the ratio. The function of the Signal Conditioning subsystem is to emphasize the high frequencies generated in the human pulse wave graph and to attenuate the low frequencies where the motion artifacts are generally concentrated. The signal conditioning subsystem selects its filter coefficients (broadband or narrowband) based on the characteristics of the hardware identified during initialization. The input to block 202 is digitized red light and infrared signals, the output of which is preprocessed red light and infrared signals.

블록(204)은, 맥박 인식 및 인증 블록의 동작을 나타낸다. 저역 통과 필터링 및 디지털화된 적색광 및 적외선 신호들은, 맥박을 인식하고 동맥의 맥박과 동일한 지를 인증하기 위해 상기 블록에 제공된다. 이는 미리 훈련된 신경 회로망(pre-trained neural net)을 이용하여 수행되며, 주로 적외선 신호에 의해 수행된다. 맥박은 진폭, 형태 및 주파수를 측정함으로써 인식된다. 블록(204)으로의 입력은, 블록(208)으로부터의 평균 맥박 구간이다. 이러한 기능은, 맥박 속도를 이용하는 선행한 인증을 변경한다. 블록(204)의 출력은, 부정맥의 정도 및 개별적인 맥박의 특 성을 나타낸다. 블록(204)으로의 입력은, (1) 전처리된 적색광 및 적외선 신호들, (2) 평균 맥박 구간, (3) 저역 통과 필터로부터의 저역 통과된 파형이다. 블록(204)으로부터의 출력은, (1) 부정맥의 정도, (2) 맥박 진폭의 변화, (3) 개별적인 맥박의 특성, (4) 맥박 신호음 통보, (5) 인증된 맥박 구간 및 에이지(age)이다.Block 204 illustrates the operation of the pulse recognition and authentication block. Low pass filtered and digitized red and infrared signals are provided to the block to recognize the pulse and to verify that it is the same as the artery pulse. This is done using pre-trained neural nets, mainly by infrared signals. Pulse is recognized by measuring amplitude, shape and frequency. The input to block 204 is the average pulse interval from block 208. This function changes the preceding authentication using the pulse rate. The output of block 204 indicates the degree of arrhythmia and the characteristics of the individual pulses. The input to block 204 is (1) preprocessed red and infrared signals, (2) average pulse duration, and (3) lowpass waveform from the lowpass filter. The output from block 204 includes (1) the degree of arrhythmia, (2) the change in pulse amplitude, (3) the characteristics of the individual pulses, (4) the pulse tone notification, (5) the authorized pulse interval and age )to be.

블록(206)은 신호 특성 메트릭들을 계산하기 위해 이용된다. 상기 블록(206)은, 맥박 형태(예를 들면, 도함수에 의한 기울기), 구간 변화, 맥박의 진폭 및 변화, 비율에 대한 비율의 변화, 맥박 속도에 관련된 주파수를 결정한다. 블록(206)으로의 입력은, (1) 미처리된 디지털화된 적색광 및 적외선 신호들, (2) 부정맥의 정도, 개별적인 맥박의 특성, 맥박 진폭의 변화, (3) 전처리된 적색광 및 적외선 신호들, (4) 평균 맥박 구간이다. 블록(206)으로부터의 출력은, (1) 저역 통과 및 앙상블 평균화 필터 가중치, (2) 센서 오프 감지기에 대한 메트릭들, (3) 정규화된 전처리된 파형, (4) 퍼센트 변조이다.Block 206 is used to calculate signal characteristic metrics. The block 206 determines the pulse shape (e.g., the slope by the derivative), the interval change, the amplitude and change of the pulse, the change in the ratio to the rate, and the frequency related to the pulse rate. Inputs to block 206 include (1) unprocessed digitized red light and infrared signals, (2) degree of arrhythmia, characteristics of individual pulses, changes in pulse amplitude, (3) preprocessed red light and infrared signals, (4) Average pulse interval. The output from block 206 is (1) low pass and ensemble averaging filter weights, (2) metrics for sensor off detectors, (3) normalized preprocessed waveforms, and (4) percent modulation.

블록(208)은 평균 맥박 구간을 계산한다. 상기 블록(208)은 수신된 맥박들로부터 평균 맥박 구간을 계산한다. 블록(208)으로의 입력은, 인증된 맥박 구간 및 에이지이다. 블록(208)으로부터의 출력은, 평균 맥박 구간을 포함한다.Block 208 calculates an average pulse interval. The block 208 calculates an average pulse interval from the received pulses. Inputs to block 208 are the authenticated pulse interval and age. The output from block 208 includes an average pulse interval.

블록(210)은, 저역 통과 필터 및 앙상블 평균화 부시스템의 기능을 나타낸다. 블록(210)은, 블록(206)에 의해 정규화 및 전처리된 파형을 저역 통과 필터링 및 앙상블 평균화한다. 저역 통과 필터에 대한 가중치는 블록(206)의 신호 메트릭들에 의해 결정된다. 이 신호는, 블록(206)의 신호 메트릭들에 의해 결정된 앙상블 평균화 필터 가중치에 의해 앙상블 평균화된다(이에 의해, 맥박 속도에 근접한 다른 주파수 및 그 배음(harmonics)은 감소된다). 레스 가중치(less weight)는, 신호가 감쇠되는 것으로 표지된 경우에 할당된다. 모어 가중치(more weight)는 신호가 불규칙적인 것으로 표지된 경우에 할당되며, 이는 앙상블 평균화가 부정맥인 경우에는 적합하지 않기 때문이다. 적색광 및 적외선 파형들은, 동일한 필터링 가중치에 의해, 개별적으로 처리된다. 신호 메트릭들이 우선적으로 계산될 수 있도록, 필터링은 약 1초 정도 지연된다.Block 210 represents the function of the low pass filter and the ensemble averaging subsystem. Block 210 low pass filtering and ensemble averaging the waveform normalized and preprocessed by block 206. The weight for the low pass filter is determined by the signal metrics of block 206. This signal is ensemble averaged by the ensemble averaging filter weight determined by the signal metrics of block 206 (by which other frequencies close to the pulse rate and their harmonics are reduced). Less weight is assigned when the signal is marked as being attenuated. More weight is assigned when the signal is labeled as irregular, because it is not suitable when the ensemble averaging is arrhythmia. Red light and infrared waveforms are processed separately, with the same filtering weights. The filtering is delayed by about 1 second so that the signal metrics can be calculated first.

필터들은 연속적인 가변 가중치들을 이용한다. 만약, 샘플들이 앙상블 평균화되지 않을 것이라면, 가중된 평균화에 있어서, 이전에 필터링된 샘플들에 대한 가중치는 영(0)으로 설정되고, 새로운 샘플들은 이 알고리즘에 의해서 처리될 것이다. 상기 블록은 신호의 에이지 및/또는 필터링의 누적된 양(예를 들면, 응답 시간의 합 및 처리시의 지연들)을 추적한다. 특정 기간 동안 양호한 맥박이 감지되지 않은 경우에, 너무 오래된 결과는 표지된다. 블록(210)으로의 입력은, (1) 정규화 및 전처리된 적색광 및 적외선 신호들, (2) 평균 맥박 구간, (3) 저역 통과 필터 가중치 및 앙상블 평균화 필터 가중치, (4) 가능한 경우, ECG 트리거, (5) 제로-크로싱(zero-crossing) 트리거에 대한 기준 적외선이다. 블록(210)으로부터의 출력은, (1) 필터링된 적색광 및 적외선 신호들, (2) 에이지이다. The filters use successive variable weights. If the samples are not ensemble averaged, in weighted averaging, the weight for previously filtered samples is set to zero and new samples will be processed by this algorithm. The block tracks the cumulative amount of age and / or filtering of the signal (eg, the sum of response times and delays in processing). If a good pulse has not been detected for a certain period, too old results are labeled. Input to block 210 includes (1) normalized and preprocessed red and infrared signals, (2) average pulse interval, (3) low pass filter weight and ensemble averaging filter weight, and (4) ECG trigger if possible (5) reference infrared for a zero-crossing trigger. The output from block 210 is (1) filtered red and infrared signals, and (2) age.

블록(212)은, 필터링된 파형에 대한 비율에 대한 비율의 변화를 추정하고 평균화 가중치를 계산하는 동작을 나타낸다. 필터링에 대한 가변 가중치는 비율에 대한 비율의 변화에 의해 제어된다. 이러한 가변 가중치에 의한 필터링은, 아티팩트 가 증가함에 따라 비율에 대한 비율을 완만하게 감소시킨다는 효과를 갖는다. 부시스템은, 신속 모드 및 정규 모드를 포함하는, 두가지 응답 모드를 갖는다. 예를 들면, 신속 모드에서의 필터링은 3초의 에이지 메트릭을 목표로 하고, 정규 모드에서의 목표 에이지는 5초일 수 있다. 신속 모드에서, 현재의 최소 가중치는 보다 상위의 레벨로 제한된다. 즉, 하위 가중치는 잡음이 존재하는 경우의 최신의 비율에 대한 비율 계산에 할당되고, 상위 가중치는 잡음이 존재하지 않는 경우에 할당된다. 블록(212)으로의 입력은, (1) 필터링된 적색광 및 적외선 신호들 및 에이지, (2) 교정 계수, (3) 응답 모드(예를 들면, 사용자 속도 설정)이다. 블록(212)으로부터의 출력은, 비율에 대한 비율 계산에 대한 평균화 가중치이다. 평균화 가중치는, 평균화된 비율에 대한 비율 및 에이지를 계산하기 위한 필터링된 적외선 및 적색광 파형과 함께 블록(214)으로의 입력으로서 이용된다. Block 212 illustrates an operation of estimating a change in ratio relative to the ratio for the filtered waveform and calculating the averaging weight. The variable weight for the filtering is controlled by the change of the ratio to the ratio. Such filtering by variable weight has the effect of gently decreasing the ratio to the ratio as the artifact increases. The subsystem has two response modes, including quick mode and normal mode. For example, filtering in fast mode may target a 3 second age metric, and target age in normal mode may be 5 seconds. In quick mode, the current minimum weight is limited to the higher level. That is, the lower weight is assigned to the ratio calculation for the latest ratio when noise is present, and the upper weight is assigned when no noise is present. Inputs to block 212 are (1) filtered red and infrared signals and age, (2) calibration coefficients, and (3) response mode (eg, user speed setting). The output from block 212 is the averaging weight for the ratio calculation to the ratio. The averaging weight is used as input to block 214 along with the filtered infrared and red light waveforms for calculating the ratio and age for the averaged ratio.

블록(216)은 산소 포화도를 계산하는 동작을 나타낸다. 포화도는, 교정 계수 및 평균화된 비율에 대한 비율을 이용하는 알고리즘에 의해 계산된다. 블록(216)으로의 입력은, (1) 평균화된 비율에 대한 비율, (2) 교정 계수이다. 블록(216)의 출력은 산소 포화도 값이다.Block 216 illustrates the operation of calculating oxygen saturation. Saturation is calculated by an algorithm that uses the correction factor and the ratio to the averaged ratio. Inputs to block 216 are (1) the ratio to the averaged ratio, and (2) the calibration coefficients. The output of block 216 is an oxygen saturation value.

II. 맥박 속도 계산II. Pulse rate calculation

블록(218)은, 맥박 속도를 인식하기 위해서, 블록(202)에 의해 조정된 신호(들)를 저역 통과 필터링 및 앙상블 평균화한다. 저역 통과 필터에 대한 가중치는 블록(206)의 신호 메트릭들에 의해 결정된다. 신호는 또한, 블록(206)의 신호 메트 릭들에 의해 결정된 앙상블 평균화 필터 가중치에 의해 앙상블 평균화된다(이에 의해, 맥박 속도에 근접한 다른 주파수 및 그 배음은 감소된다). 레스 가중치는, 신호가 감쇠되는 것으로 표지된 경우에 할당된다. 모어 가중치는 신호가 불규칙적인 것으로 표지된 경우에 할당되며, 이는 앙상블 평균화가 부정맥인 경우에는 적합하지 않기 때문이다. 적색광 및 적외선은 개별적으로 처리된다. 필터링은, 신호 메트릭들이 우선적으로 계산될 수 있도록 하기 위하여, 약 1초 동안 지연된다.Block 218 low pass filtering and ensemble averaging the signal (s) adjusted by block 202 to recognize the pulse rate. The weight for the low pass filter is determined by the signal metrics of block 206. The signal is also ensemble averaged by the ensemble averaging filter weight determined by the signal metrics of block 206 (by which other frequencies close to the pulse rate and their overtones are reduced). The response weight is assigned when the signal is marked as being attenuated. More weights are assigned when the signal is labeled as irregular because it is not suitable when the ensemble averaging is arrhythmia. Red light and infrared light are treated separately. The filtering is delayed for about 1 second so that the signal metrics can be calculated first.

필터들은 연속적인 가변 가중치를 이용한다. 만약, 샘플들이 앙상블 평균화되지 않을 것이라면, 가중된 평균화에 있어서 이전에 필터링된 샘플들에 대한 가중치는 영(0)으로 설정되고, 새로운 샘플들은 이 알고리즘에 의해서 처리된다. 블록(218)은 신호의 에이지 및/또는 필터링의 누적된 양(예를 들면, 응답 시간의 합 및 처리시의 지연들)을 추적한다. 너무 오래된 결과는 표지된다(특정 기간 동안 양호한 맥박이 감지되지 않는 경우). 블록(218)으로의 입력은, (1) 전처리된 적색광 및 적외선 신호들, (2) 평균 맥박 구간, (3) 저역 통과 필터 가중치 및 앙상블 평균화 필터 가중치, (4) 가능한 경우, ECG 트리거, (5) 제로-크로싱 트리거를 위한 기준 적외선이다. 블록(218)의 출력은, (1) 필터링된 적색광 및 적외선 신호, (2) 에이지이다.The filters use continuous variable weights. If the samples will not be ensemble averaged, the weight for previously filtered samples in weighted averaging is set to zero and new samples are processed by this algorithm. Block 218 tracks the cumulative amount of age and / or filtering of the signal (eg, the sum of response times and delays in processing). Too old results are labeled (if a good pulse is not detected for a certain period of time). Input to block 218 includes (1) preprocessed red and infrared signals, (2) average pulse interval, (3) low pass filter weight and ensemble averaging filter weight, (4) ECG trigger, if possible ( 5) Reference infrared for zero-crossing trigger. The output of block 218 is (1) filtered red and infrared signals, and (2) age.

블록(220), 또는 필터링된 맥박 인식 및 인증 블록은 필터링된 파형으로부터 맥박 구간을 계산하며, 이 결과는 맥박이 블록(204)에 의해 인증 실패된 경우에만 이용된다. 블록(220)으로의 입력은, (1) 필터링된 적색광 및 적외선 신호와 에이지, (2) 평균 맥박 구간, (3) 하드웨어 ID 또는 잡음 등급, (4) 적외선 및 적색광 에너지를 감지하기 위해 이용된 센서의 종류 또는 타입이다. 블록(220)의 출력은, 인증된 맥박 구간 및 에이지를 포함한다.Block 220, or the filtered pulse recognition and authentication block, calculates a pulse interval from the filtered waveform, and this result is used only if the pulse has failed authentication by block 204. Inputs to block 220 are used to detect (1) filtered red and infrared signals and age, (2) average pulse duration, (3) hardware ID or noise rating, and (4) infrared and red light energy. Type or type of sensor. The output of block 220 includes an authenticated pulse interval and age.

블록(222), 또는 맥박 구간 평균화 및 맥박 속도 계산 블록은, 맥박 속도를 계산하고 맥박 구간을 평균화한다. 블록(222)은 인증된 맥박 구간 및 에이지를 입력받아, (1) 평균 맥박 구간, (2) 맥박 속도를 출력한다.Block 222, or pulse interval averaging and pulse rate calculation block, calculates the pulse velocity and averages the pulse intervals. Block 222 receives the authenticated pulse interval and age, and outputs (1) the average pulse interval, (2) pulse rate.

III. 정맥의 맥동III. Pulsation of veins

블록(224), 또는 정맥 맥동 감지 블록은, 맥박 속도와 블록(202)으로부터의 전처리된 적색광 및 적외선 신호 및 에이지를 입력받고, 정맥 맥동의 표지를 출력으로서 제공한다. 블록(224)은, 앙상블 평균화 필터(예를 들면, 블록(210 및 218))로 출력하는 단일-투쓰 콤 필터(single-tooth comb filter)를 이용하여, 시간 도메인에서 기준 적외선 파형을 제공한다. 블록(224)으로의 입력은, (1) 필터링된 적색광 및 적외선 신호들과 에이지, (2) 맥박 속도이다. 블록(224)으로부터의 출력은, 정맥 맥동의 표지 및 기준 적외선이다. 일 실시예에서, 블록(224)은, 표지(예를 들면, Venous_Pulsation)가 설정되어야 하는지의 여부를 결정하기 위해 적외선-적색광 리사쥬 그래프(IR-Red Lissajous plot)의 "개방(openness)"을 측정한다. 표지 출력(예를 들면, Venous_Pulsation)은 정기적으로(예를 들면, 매 초마다) 갱신된다. 또한, 기준 적외선 파형은 앙상블 평균화 필터로 출력된다.Block 224, or venous pulsation sensing block, receives pulse rate and preprocessed red and infrared signals and age from block 202 and provides an indication of venous pulsation as output. Block 224 provides a reference infrared waveform in the time domain using a single-tooth comb filter that outputs to an ensemble averaging filter (eg, blocks 210 and 218). Inputs to block 224 are (1) filtered red and infrared signals and age, and (2) pulse rate. The output from block 224 is the marker of venous pulsation and the reference infrared. In one embodiment, block 224 plots the “openness” of the IR-Red Lissajous plot to determine whether a marker (eg, Venous_Pulsation) should be set. Measure The cover page output (eg Venous_Pulsation) is updated regularly (eg every second). The reference infrared waveform is also output to the ensemble averaging filter.

IV. 센서 오프IV. Sensor off

블록(226), 또는 센서 오프 및 맥박 진폭의 잃어버림 감지 블록은, 예를 들면 환자의 혈액이 흐르고 있는 조직의 표면에서 센서가 오프되었는지의 여부를 결정하기 위해, 미리 훈련된 신경 회로망을 이용한다. 신경 회로망으로의 입력은, 최근 몇 초 동안의 적외선 및 적색광 값의 반응 형태를 정량화하는 메트릭들이다. 신호의 상태가 맥박의 존재를 표시하지 않거나, 또는 센서가 관찰 영역(예를 들면, 맥박 존재, 연결 해제, 맥박 잃어버림, 센서 오프 추정 및 센서 오프)을 표시하지 않는 경우, 샘플들은 시스템(200)의 다수의 부시스템에서 무시된다. 블록(226)으로의 입력은, (1) 신호 특성 메트릭들, (2) 산소 포화도 측정기의 LED 밝기, 증폭기 이득, (3) 산소 포화도 측정기의 하드웨어 구성을 나타내는 ID이다. 블록(226)으로부터의 출력은, 센서 오프에 대한 표지를 포함하는 신호의 상태를 포함한다. Block 226, or the sensor off and loss of pulse amplitude detection block, utilizes pre-trained neural networks, for example, to determine whether the sensor is off at the surface of the tissue through which the patient's blood is flowing. Inputs to the neural network are metrics that quantify the response pattern of infrared and red light values over recent seconds. If the state of the signal does not indicate the presence of a pulse, or if the sensor does not indicate a viewing area (eg, pulse presence, disconnection, loss of pulse, sensor off estimation, and sensor off), the samples may be stored in the system 200. In many subsystems). The input to block 226 is an ID indicating (1) signal characteristic metrics, (2) LED brightness of the oxygen saturation meter, amplifier gain, and (3) hardware configuration of the oxygen saturation meter. The output from block 226 includes the state of the signal including an indication for sensor off.

상술한 구조(200)에 있어서, 블록(226)의 기능인 맥박 잃어버림 및 맥박 탐색 표지는, 신호 처리 구조의 몇몇 부분으로부터의 정보를 이용하여 도출될 수 있다. 한편, 적절한 센서가 연결되어 있지 않거나, 신호 처리 구조에 의해 센서 오프 또는 맥박 진폭의 잃어버림이 감지되는 경우, 신호 처리 구조는 산소 포화도 또는 맥박 속도를 계산하기 위해 수신된 적외선 및 적색광 파형을 이용하지 않게 된다. In the structure 200 described above, the pulse loss and pulse search beacons, which are functions of block 226, can be derived using information from several portions of the signal processing structure. On the other hand, if a suitable sensor is not connected or if a sensor off or loss of pulse amplitude is detected by the signal processing structure, the signal processing structure does not use the received infrared and red light waveforms to calculate oxygen saturation or pulse rate. Will not.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 맥박 산소 포화도 측정기 신호 처리 구조에 대한 설명은, 블록(210 및 218)에 의해 나타내어지는, 맥박 산소 포화도 측정기로부터 감지된 파형과 관련된 신호들을 앙상블 평균화하기 위해 이용되는 앙상블 평균화 가중치를 선택하기 위한 방법 및 장치를 설명하기 위한 기초로서 제공된 것이다. The description of the pulse oxygen saturation meter signal processing structure according to the present invention as described above is ensemble used to ensemble the signals associated with the waveforms detected from the pulse oxygen saturation meter, represented by blocks 210 and 218. It is provided as a basis for describing a method and apparatus for selecting an averaging weight.

앙상블 평균화 가중치Ensemble Averaging Weights

상기한 바와 같이, 앙상블 평균화 가중치의 선택은, 다양한 신호 특성 메트릭들 또는 표지들의 하나 또는 다수 또는 조합에 기초하여 이루어진다. 특히, 일 실시예에서, 앙상블 평균화 가중치를 조정하기 위해 이용되는 메트릭들은, 부정맥의 정도에 대한 측정을 포함한다. 급변하는 주파수를 갖는 신호에 대해서는 앙상블 평균화가 부적합하기 때문에, 환자에게서 부정맥이 나타나는 경우 앙상블 평균화의 정도를 낮추기 위해 이 메트릭을 이용한다. 앙상블 평균화 가중치를 조정하기 위해 이용되는 또다른 메트릭은, 비율에 대한 비율의 변화 정도에 대한 측정을 포함한다(예를 들면, 적외선 및 적색광 파형 간의 유사성 또는 관련성의 부족). 이러한 메트릭은, 움직임 또는 다른 잡음원의 존재 여부에 민감하다. 아마도 동일한 파형으로부터 획득된 현재 및 이전의 맥박 파형 사이의 유사성을 비교하는 메트릭을 제안한 공지된 콘론(Conlon)의 방식과는 달리, 이러한 메트릭은 서로 다른 파장을 갖는 두 개의 동일한 파형 사이의 유사성을 이용한다. 앙상블 평균화 가중치를 조정하기 위해 이용되는 또다른 메트릭은, 장기간의 평균 맥박 진폭에 대한 현재의 맥박 진폭의 비율을 포함한다. 장기간의 평균 맥박 진폭은 모든 맥박이 인증된 경우 약 1분간의 응답 시간을 갖는 평균과 관련되며, 대부분의 맥박이 인증될 수 있다면 그 시간은 증가될 수도 있다. 콘론의 방식과 유사하게, 이러한 메트릭은 모션 아티팩트를 감지해내기 위한 것이지만, 이 메트릭은 아날로그 메트릭이다(콘론의 방식은, 비 아티팩트, 낮은 아티팩트, 높은 아티팩트와 같은 소수의 이산적인 상태를 갖는다). 앙상블 평균화 가중치를 조정하기 위해 이용되는 또다른 메트릭은, 이전 맥박 진폭에 대한 현재 맥박 진폭의 비율을 포함한다. 이러한 메트릭은, 큰 모션 아티팩트가 시작되거나 중지된 경우에 앙상블 평균화 가중치를 신속하게 변경하기 위해 이용된다. 앙상블 평균화 가중치를 조정하기 위해 이용되는 또다른 메트릭은, 단일 맥박에 대한 모든 신호 특성 메트릭의 측정을 포함하며, 이 메트릭은 상술한 메트릭들을 포함하는 다른 몇몇의 메트릭들과 자신과의 조합이다. 모션 아티팩트가 진정되고 입력 파형의 특성이 과중하게 앙상블 평균화된 파형보다 개선된 것으로 추정되는 경우에, 앙상블 필터링을 신속하게 감소시키기 위해 이 메트릭을 이용한다. 앙상블 평균화 가중치를 조정하기 위해 이용되는 또다른 메트릭은, 평균 맥박 구간에 대한 현재 맥박 구간의 비율을 포함한다. 많은 사람들에게 가끔씩 발생할 수 있는, 심장이 맥동을 건너뛰는(skip) 경우에, 앙상블 필터링을 감소시키기 위해 이 메트릭을 이용한다.As noted above, the selection of ensemble averaging weights is made based on one, many or a combination of various signal characteristic metrics or indicia. In particular, in one embodiment, the metrics used to adjust the ensemble averaging weight include a measure of the degree of arrhythmia. Since ensemble averaging is inadequate for signals with rapidly changing frequencies, this metric is used to reduce the degree of ensemble averaging when arrhythmias appear in patients. Another metric used to adjust the ensemble averaging weights includes a measure of the degree of change of the ratio to the ratio (eg, lack of similarity or relevance between the infrared and red light waveforms). This metric is sensitive to the presence of motion or other sources of noise. Unlike the known Conlon's method, which suggests a metric that probably compares similarities between current and previous pulse waveforms obtained from the same waveform, this metric uses similarity between two identical waveforms with different wavelengths. . Another metric used to adjust the ensemble averaging weight includes the ratio of the current pulse amplitude to the long term average pulse amplitude. The long-term average pulse amplitude is related to the average with a response time of about one minute when all pulses are authenticated, and the time may be increased if most pulses can be authenticated. Similar to Conlon's approach, this metric is for detecting motion artifacts, but this metric is an analog metric (Conlon's approach has a few discrete states such as non-artifacts, low artifacts, and high artifacts). Another metric used to adjust the ensemble averaging weight includes the ratio of the current pulse amplitude to the previous pulse amplitude. This metric is used to quickly change the ensemble averaging weight when large motion artifacts are started or stopped. Another metric used to adjust the ensemble averaging weight includes the measurement of all signal characteristic metrics for a single pulse, which is a combination with itself and several other metrics including the aforementioned metrics. Use this metric to quickly reduce ensemble filtering when motion artifacts are calmed and the characteristics of the input waveform are estimated to be improved over heavily ensemble averaged waveforms. Another metric used to adjust the ensemble averaging weight includes the ratio of the current pulse interval to the average pulse interval. Use this metric to reduce ensemble filtering in cases where the heart skips pulsations, which can sometimes occur in many people.

맥박 인식 및 인증 부시스템(204)이 포텐셜 맥박(potential pulse)의 평가를 완료함을 부시스템(210 및/또는 218)에서 인지한 경우, 부시스템은 앙상블 평균화 부시스템의 인스턴스에 이용되는 앙상블 평균화 가중치를 갱신한다. 포화도 및 맥박 속도를 계산하기 위해 이용되는 출력을 갖는 두 개의 앙상블 평균화 인스턴스를 계산하기 위하여, 각각의 가중치들이 계산된다. 이러한 가중치들은, 앙상블 평균화되지 않은 입력 파형을 갖는 맥박 인식 및 인증 부시스템의 인스턴스에 의해 제공되는 메트릭들에 기초한다.If the subsystem 210 and / or 218 has recognized that the pulse recognition and authentication subsystem 204 has completed the evaluation of the potential pulse, the subsystem may be used to ensemble averaging used for an instance of the ensemble averaging subsystem. Update the weights. To calculate two ensemble averaging instances with outputs used to calculate saturation and pulse rate, the respective weights are calculated. These weights are based on the metrics provided by the instance of the pulse recognition and authentication subsystem having an input waveform that is not ensemble averaged.

Sat_Ensemble_Averaging_Filter_Weight에 대한 계산식은 다음과 같다:The calculation for Sat_Ensemble_Averaging_Filter_Weight is as follows:

x= max(Short_RoR_Variance, Pulse_Qual_RoR_Variance / 1.5) * max(Long_Term_Pulse_Amp_Ratio, 1.0)x = max (Short_RoR_Variance, Pulse_Qual_RoR_Variance / 1.5) * max (Long_Term_Pulse_Amp_Ratio, 1.0)

RoR_Variance_Based_Filt_Wt= 0.5 * 0.05 / max(0.05, x)RoR_Variance_Based_Filt_Wt = 0.5 * 0.05 / max (0.05, x)

Arr_Prob= (Period_Var - 0.1 * Short_RoR_Variance - 0.09) / (0.25 - 0.09);Arr_Prob = (Period_Var-0.1 * Short_RoR_Variance-0.09) / (0.25-0.09);

Arr_Min_Filt_Wt_For_Sat= 0.05 + 0.5 * bound(Arr_Prob, 0, 1.0)Arr_Min_Filt_Wt_For_Sat = 0.05 + 0.5 * bound (Arr_Prob, 0, 1.0)

Sat_Ensemble_Averaging_Filter_Weight= max(RoR_Variance_Based_Filt_Wt, Arr_Min_Filt_Wt_For_Sat) * (1.0 + Pluse_Qual_Score)Sat_Ensemble_Averaging_Filter_Weight = max (RoR_Variance_Based_Filt_Wt, Arr_Min_Filt_Wt_For_Sat) * (1.0 + Pluse_Qual_Score)

Sat_Ensemble_Averaging_Filter_Weight= min(Sat_Ensemble_Averaging_Filter_Weight, 1.0)Sat_Ensemble_Averaging_Filter_Weight = min (Sat_Ensemble_Averaging_Filter_Weight, 1.0)

여기에서 bound(a, b, c)는, min(max(a, b), c)를 의미한다.Here, bound (a, b, c) means min (max (a, b), c).

상기 계산식은, 비율에 대한 비율 변화의 하위 값에 대해서는 0.5의 기본 가중치를 발생한다. Short_RoR_Variance 및 Pulse_Qual_RoR_Variance는, 예를 들면 3초의 시간 동안 계산된다. Pulse_Qual_RoR_Variance에 대한 간격은, 최신의 샘플을 포함하는 것으로 예상되는 최신의 맥박에 대한 인증 및 거절에 의해 종료된다. 비율에 대한 비율의 높은 변화에 의해, 또는 모션 아티팩트를 나타내는 Long_Term_Pulse_Amp_Ratio의 높은 값에 의해, 가중치가 감소된다. Arr_Min_Filt_Wt_For_Sat는, 부정맥의 정도를 나타내는 Period_Var에 기초한 앙상블 평균화 가중치(범위 0.05-0.55)의 최소값을 부여한다. 앙상블 평균화는 서로 다른 구간을 갖는 맥박에 대해서는 효과적이지 않기 때문에, 이러한 동작이 수행된 다. 최신의 맥박이 양호한 Pulse_Qual_Score를 갖는다면, Sat_Ensemble_Averaging_Filter_Weight의 최대값은 0.5로부터 1.0까지 증가될 수 있다.The formula generates a default weight of 0.5 for the lower value of the rate change relative to the rate. Short_RoR_Variance and Pulse_Qual_RoR_Variance are calculated for a time of 3 seconds, for example. The interval for Pulse_Qual_RoR_Variance is terminated by authentication and rejection of the latest pulse expected to contain the latest sample. The weight is reduced by a high change in the ratio to the ratio, or by a high value of Long_Term_Pulse_Amp_Ratio that represents the motion artifact. Arr_Min_Filt_Wt_For_Sat gives a minimum value of the ensemble averaging weights (range 0.05-0.55) based on Period_Var indicating the degree of arrhythmia. Since ensemble averaging is not effective for pulses with different intervals, this operation is performed. If the latest pulse has a good Pulse_Qual_Score, the maximum value of Sat_Ensemble_Averaging_Filter_Weight can be increased from 0.5 to 1.0.

Rate_Ensemble_Averaging_Filter_Weight의 계산식은 다음과 같다:The formula for Rate_Ensemble_Averaging_Filter_Weight is:

Arr_Prob= (Period_Var - 0.07) / (0.20 - 0.07)Arr_Prob = (Period_Var-0.07) / (0.20-0.07)

Arr_Min_Filt_Wt_For_Rate= 0.05 + 0.5 * bound(Arr_Prob, 0, 1.0)Arr_Min_Filt_Wt_For_Rate = 0.05 + 0.5 * bound (Arr_Prob, 0, 1.0)

x= max(RoR_Variance_Based_Filt_Wt, Arr_Min_Filt_Wt_For_Rate) * (1.0 + Pulse_Qual_Score)x = max (RoR_Variance_Based_Filt_Wt, Arr_Min_Filt_Wt_For_Rate) * (1.0 + Pulse_Qual_Score)

if Short_Term_Pulse_Amp_Ratio * Long_Term_Pulse_Amp_Ratio < 1.0if Short_Term_Pulse_Amp_Ratio * Long_Term_Pulse_Amp_Ratio <1.0

x= x / Short_Term_Pulse_Amp_Ratiox = x / Short_Term_Pulse_Amp_Ratio

if Avg_Period > 0if Avg_Period> 0

x= x * bound(Pulse_Qual_Score * Qualified_Pulse_Period / Avg_Period, 1.0, 3.0)x = x * bound (Pulse_Qual_Score * Qualified_Pulse_Period / Avg_Period, 1.0, 3.0)

Rate_Ensemble_Averaging_Filter_Weight= min(x, 1.0)Rate_Ensemble_Averaging_Filter_Weight = min (x, 1.0)

이 계산식은 Sat_Ensemble_Averaging_Filter_Weight의 계산식과 다음과 같은 차이점을 갖는다:This formula differs from the Sat_Ensemble_Averaging_Filter_Weight formula as follows:

a) 맥박 인증에 앞서 앙상블 평균화하여 불규칙한 맥박을 명확하게 하는 것이 바람직하기 때문에, Arr_Prob를 계산하기 위해 이용되는 문턱값들이 다소 낮다. a) The thresholds used to calculate Arr_Prob are rather low, since it is desirable to ensemble averaging prior to pulse authentication to clarify the irregular pulse.

b) Short_Term_Pulse_Amp_Ratio의 작은 값들은 모션 아티팩트가 진정되었는지를 나타내며, 앙상블 평균화 가중치가 신속히 증가함을 의미한다. 이는 맥박 인 증에 대해서는 유용하다는 것이 경험적으로 밝혀졌지만, 비율에 대한 비율의 필터링 및 포화도 계산에는 유용하지 않다.b) Small values of Short_Term_Pulse_Amp_Ratio indicate whether the motion artifact is calm and mean that the ensemble averaging weight increases rapidly. This has been found to be useful for pulse authentication, but it is not useful for filtering ratios and saturation calculations for ratios.

c) 이전에 부정맥이 있었거나 또는 없었더라도 심장이 맥동을 건너뛰게(skip) 되어 Qualified_Pulse_Period이 평균보다 더 길어지면, 이후의 맥박 인증에 의해 건너뛴 맥박을 명확하게 하고자, 앙상블 평균화 가중치를 증가시키게 될 것이다.c) If the heart skips the pulsation, even before or without arrhythmias before, and Qualified_Pulse_Period is longer than average, it will increase the ensemble averaging weight to clarify the pulses skipped by subsequent pulse authentications. will be.

일 실시형태에서, 산소 포화도 및 맥박 속도를 계산하기 위해 이용되는 감지된 파형을 처리하기 위한 두 개의 개별적인 앙상블 평균화기에서, 상술한 바와 같이 결정된 앙상블 평균화 가중치들이 이용된다. 산소 포화도를 계산하기 위해 이용되는 앙상블 평균화기는 정규화된 신호에 의해 동작하고, 맥박 속도 계산을 위한 앙상블 평균화기는 정규화되지 않은 신호에 의해 동작한다. 산소 포화도 및 맥박 속도를 개별적으로 앙상블 평균화하는 맥박 산소 포화도 측정기는, 계류중인 특허, "Pulse Oximeter with Separate Ensemble Averaging for Oxygen Saturation and Heart Rate, Attorney Docket:TTC-009103-022700US"에 설명되어 있으며, 그 내용은 본 발명에서 참조된다. 상기 특허 출원서에서, 두 개의 앙상블 평균화기를 향하는 두 개의 경로에 대해 선택된 메트릭들은, 앙상블 평균화를 산소 포화도 또는 맥박 속도의 계산에 대해 최적화하기 위해 변경될 수 있다. 예를 들면, 산소 포화도를 계산하고자 하는 것에 비하여, 맥박 속도를 계산하는 도중에 불규칙한 맥박을 감지하기 위한 메트릭에 대해 더 낮은 문턱값을 이용할 수 있다. 또한, 모션 아티팩트가 진정되면 단기간 맥박 진폭 비율에 대한 메트릭은 작아지게 되며, 이는 산소 포 화도의 계산시보다 맥박 속도 계산에서 더 큰 가중치가 주어질 것이다. In one embodiment, in two separate ensemble averaging machines for processing the sensed waveforms used to calculate the oxygen saturation and pulse rate, the ensemble averaging weights determined as described above are used. The ensemble averaging device used to calculate the oxygen saturation is operated by a normalized signal, and the ensemble averaging device for pulse rate calculation is operated by an unnormalized signal. Pulse saturation meters that individually ensemble the oxygen saturation and pulse rate individually are described in pending patents, "Pulse Oximeter with Separate Ensemble Averaging for Oxygen Saturation and Heart Rate, Attorney Docket: TTC-009103-022700US" The contents are referred to in the present invention. In the patent application, the metrics selected for the two paths towards the two ensemble averaging may be altered to optimize the ensemble averaging for the calculation of oxygen saturation or pulse rate. For example, a lower threshold may be used for a metric for detecting an irregular pulse during calculating the pulse rate, as compared to calculating the oxygen saturation. In addition, as motion artifacts subside, the metric for short-term pulse amplitude ratios becomes smaller, which will be given more weight in pulse rate calculations than in the calculation of oxygen saturation.

용어 정의:Definition of terms:

(데이터 입력)(Data entry)

Avg_Period - 맥박 속도 계산 부시스템으로부터 제공된 평균 맥박 구간.Avg_Period-Average pulse interval provided by the pulse rate calculation subsystem.

Long_Term_Pulse_Amp_Ratio - 과거의 맥박 진폭에 대한 최근의 맥박 진폭의 비율. 맥박 인식 및 인증 부시스템에 의해 제공됨. 실제적으로 1.0보다 큰 값들은 모션 아티팩트으로 인식되며, 결과적으로 Ensemble_Averaging_Filter_Weights를 감소시킴.Long_Term_Pulse_Amp_Ratio-The ratio of the recent pulse amplitude to the past pulse amplitude. Provided by Pulse Recognition and Authentication Subsystem. In practice, values greater than 1.0 are recognized as motion artifacts, resulting in a reduction of Ensemble_Averaging_Filter_Weights.

Period_Var - 맥박 인식 및 인증 부시스템으로부터의 구간 변화 메트릭. 부정맥의 범위를 측정하기 위해 이용됨. 예를 들면, 0.10의 값은, 일련되는 맥박 구간이 Avg_Period에서 평균적으로 10% 범위 이내에서의 변화함을 나타냄.Period_Var-Period change metric from the pulse recognition and authentication subsystem. Used to measure the range of arrhythmia. For example, a value of 0.10 indicates that a series of pulse intervals vary within 10% of the average in Avg_Period.

Pulse_Qual_RoR_Variance - 맥박 인식 및 인증 부시스템으로부터의 RoR_Variance 메트릭.Pulse_Qual_RoR_Variance-RoR_Variance metric from pulse recognition and authentication subsystem.

Pulse_Qual_Score - 맥박 인식 및 인증 부시스템의 맥박 인증 신경 회로망에 의해 계산된 점수. 0은 최저 점수, 1.0은 최고 점수.Pulse_Qual_Score-Score calculated by the Pulse Recognition Neural Network of the Pulse Recognition and Authentication Subsystem. 0 is the lowest score, 1.0 is the highest score.

Qualified_Pulse_Period - 맥박 인식 및 인증 부시스템에 의해 인증된 최신의 맥박 구간.Qualified_Pulse_Period-The latest pulse interval certified by the Pulse Recognition and Authentication Subsystem.

Short_Term_Pulse_Amp_Ratio - 이전의 맥박 진폭에 대한 최근의 맥박 진폭의 비율.Short_Term_Pulse_Amp_Ratio-The ratio of the latest pulse amplitude to the previous pulse amplitude.

(출력)(Print)

Frequency_Ratio - 맥박 속도에 대한 Mean_IR_Frequency_Content의 비율.Frequency_Ratio-The ratio of Mean_IR_Frequency_Content to pulse rate.

LPF_RoR_Variance - 비율에 대한 비율의 변화량 정량화. LPF_Scaled_Waveforms로부터 9초 윈도우 동안 계산됨.LPF_RoR_Variance-Quantify the rate of change of the rate against the rate. Calculated for 9 seconds window from LPF_Scaled_Waveforms.

Rate_LPF_Weight - 맥박 특성 및 맥박 속도 계산에 사용되는 파형을 전처리하는 앙상블 평균화 부시스템의 인스턴스에 의해 이용되는 저역 통과 필터 가중치.Rate_LPF_Weight-Low pass filter weight used by an instance of the ensemble averaging subsystem that preprocesses the waveforms used to calculate pulse characteristics and pulse rate.

RoR_Variance - 비율에 대한 비율의 변화량 정량화. Scaled_Waveforms로부터 9초 윈도우 동안 계산됨. 예를 들면, 0.10 값은, 샘플 대 샘플의 비율에 대한 비율 값이 비율에 대한 비율의 평균값에 대해 10%의 범위에서 변화함을 나타냄.RoR_Variance-Quantify the amount of change in the ratio to the ratio. Calculated during the 9 second window from Scaled_Waveforms. For example, a value of 0.10 indicates that the ratio value for the ratio of sample to sample varies in the range of 10% with respect to the mean value of the ratio for ratio.

Sat_Ensemble_Averaging_Filter_Weight - 맥박 인증 및 맥박 속도 계산에 사용되는 파형을 전처리하는 앙상블 평균화 부시스템의 인스턴스에 의해 이용되는 앙상블 평균화 가중치.Sat_Ensemble_Averaging_Filter_Weight-Ensemble averaging weight used by an instance of the ensemble averaging subsystem that preprocesses the waveforms used for pulse authentication and pulse rate calculation.

Sat_LPF_Weight - 맥박 인증 및 맥박 속도 계산에 사용되는 파형을 전처리하는 앙상블 평균화 부시스템의 인스턴스에 의해 이용되는 저역 통과 필터 가중치.Sat_LPF_Weight-Low pass filter weight used by an instance of the ensemble averaging subsystem that preprocesses the waveform used for pulse authentication and pulse rate calculation.

Scaled_Waveforms - 적외선 및 적색광에 대한 Pre_Processed_Waveforms의 수치화된 버전(scaled version).Scaled_Waveforms-A scaled version of Pre_Processed_Waveforms for infrared and red light.

Short_RoR_Variance - 비율에 대한 비율의 변화량 정량화. Scaled_Waveforms로부터 3초 윈도우 동안 계산됨Short_RoR_Variance-Quantify the rate of change of the rate against the rate. Calculated for 3 seconds window from Scaled_Waveforms

(내부 변수들)(Internal variables)

Arr_Prob - 앙상블 평균화의 양을 제한하는 부정맥의 가능성. 두 개의 Ensemble_Averaging_Filter_Weights의 각각에 대해 특정된 문턱값과, Period_Var에 기초함.Arr_Prob-Possibility of arrhythmia to limit the amount of ensemble averaging. Based on the threshold specified for each of the two Ensemble_Averaging_Filter_Weights, and Period_Var.

Arr_Min_Filt_Wt_For_Rate, Arr_Min_Filt_Wt_For_Sat - 각각의 Arr_Prob 값에 기초한 두 개의 Ensemble_Averaging_Filter_Weights 중의 최소값.Arr_Min_Filt_Wt_For_Rate, Arr_Min_Filt_Wt_For_Sat-The minimum of two Ensemble_Averaging_Filter_Weights based on each Arr_Prob value.

LPF_Scaled_Waveforms - LPF_RoR_Variance의 계산에 사용되는, Scaled_Waveforms의 저역 통과 필터링된 버전.LPF_Scaled_Waveforms-Low pass filtered version of Scaled_Waveforms used to calculate LPF_RoR_Variance.

Mean_IR_Frequency_Content - 적외선 입력 파형의 평균 주파수의 추정. Frequency_Ratio 메트릭의 계산에 이용됨.Mean_IR_Frequency_Content-Estimation of the average frequency of the infrared input waveform. Used to calculate the Frequency_Ratio metric.

RoR_Variance_Based_Filt_Wt - RoR_Variance 메트릭들 및 Long_Term_Pulse_Amp_Ratio에 기초한 Ensemble_Averaging_Filter_Weights의 구성 요소.RoR_Variance_Based_Filt_Wt-Component of Ensemble_Averaging_Filter_Weights based on RoR_Variance metrics and Long_Term_Pulse_Amp_Ratio.

앙상블 평균화 가중치의 선택에 관련된 본 발명은, 본 발명의 기술 분야에 속하는 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이 본 발명의 기본적인 특징들로부터 일탈하기 않는 다양한 실시 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 시간 영역(time-domain)을 이용하였지만, 주파수에 기초한 방법들도 동일하게 적용될 수 있다. 따라서, 상기한 설명들은 단지 참조로서 제시된 것으로서, 본 발명의 범위는 첨부되는 청구항들에 의해서 정해져야 할 것이다.The invention relating to the selection of ensemble averaging weights may have various embodiments without departing from the basic features of the invention as will be appreciated by those skilled in the art. For example, although the present invention uses the time-domain, frequency-based methods can be equally applied. Accordingly, the foregoing descriptions are given by reference only, and the scope of the present invention should be defined by the appended claims.

Claims (17)

혈액이 흐르는 조직으로부터 빛의 서로 다른 두개의 파장에 대응하는 제1 및 제2 전자기적 방사 신호를 수신하는 단계;Receiving first and second electromagnetic radiation signals corresponding to two different wavelengths of light from the blood flowing tissue; 상기 제1 및 제2 전자기적 신호들의 신호 특성에 대한 평가를 획득하는 단계;Obtaining an evaluation of a signal characteristic of the first and second electromagnetic signals; 상기 신호 특성에 대한 평가를 이용하여 앙상블 평균화기에서 사용하기 위한 가중치를 선택하는 단계; 및Selecting weights for use in an ensemble averaging using the evaluation of the signal characteristics; And 상기 앙상블 평균화기를 이용하여 상기 제1 및 제2 전자기적 신호들을 앙상블 평균화하는 단계;Ensembling the first and second electromagnetic signals using the ensemble averager; 를 포함하는 산소 포화도 측정기에서 신호들을 앙상블 평균화하는 방법.Method for ensemble averaging signals in an oxygen saturation meter comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 신호 특성에 대한 평가를 획득하는 단계는, 상기 신호들의 부정맥 정도에 대한 측정을 획득하는 단계를 포함하는 산소 포화도 측정기에서 신호들을 앙상블 평균화하는 방법.Obtaining an evaluation of the signal characteristic comprises obtaining a measurement of the degree of arrhythmia of the signals. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 신호 특성에 대한 평가를 획득하는 단계는, 상기 제1 및 제2 전자기적 방사 신호들 사이의 유사성 또는 관련성의 정도에 대한 측정을 획득하는 단계를 더 포함하는 산소 포화도 측정기에서 신호들을 앙상블 평균화하는 방법.Acquiring an evaluation of the signal characteristic further comprises obtaining a measurement of a degree of similarity or association between the first and second electromagnetic radiation signals to ensemble the signals in an oxygen saturation meter. Way. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 신호 특성에 대한 평가를 획득하는 단계는, 상기 신호들 내에 존재하는 모션 아티팩트 정도의 측정을 획득하는 단계를 포함하는 산소 포화도 측정기에서 신호들을 앙상블 평균화하는 방법.Acquiring an evaluation of the signal characteristic comprises obtaining a measurement of the degree of motion artifact present in the signals. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 모션 아티팩트 정도의 측정을 획득하는 단계는, 상기 신호의 장기간 평균 맥박 진폭에 대한 현재의 맥박 진폭의 비율을 획득하는 단계를 포함하는 산소 포화도 측정기에서 신호들을 앙상블 평균화하는 방법.Acquiring the measure of the degree of motion artifact comprises obtaining a ratio of the current pulse amplitude to the long-term average pulse amplitude of the signal. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 신호 특성에 대한 평가를 획득하는 단계는, 상기 신호의 이전의 맥박 진폭에 대한 현재의 맥박 진폭의 비율을 획득하는 단계를 포함하는 산소 포화도 측정기에서 신호들을 앙상블 평균화하는 방법.Acquiring an evaluation of the signal characteristic comprises obtaining a ratio of a current pulse amplitude to a previous pulse amplitude of the signal. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 신호 특성에 대한 평가를 획득하는 단계는, 다른 메트릭과의 조합을 포함하는, 단일 맥박에 대한 모든 신호 특성 메트릭의 정도에 대한 측정을 획득하는 단계를 포함하는 산소 포화도 측정기에서 신호들을 앙상블 평균화하는 방법.Obtaining an assessment of the signal characteristics comprises averaging the signals in an oxygen saturation meter comprising obtaining measurements of the magnitude of all signal characteristic metrics for a single pulse, including combinations with other metrics. Way. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 신호 특성에 대한 평가를 획득하는 단계는, 상기 신호들의 평균 맥박 구간에 대한 현재의 맥박 구간의 비율을 획득하는 단계를 포함하는 산소 포화도 측정기에서 신호들을 앙상블 평균화하는 방법.Obtaining an evaluation of the signal characteristic comprises obtaining a ratio of a current pulse interval to an average pulse interval of the signals. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가중치를 선택하는 단계는, 상기 신호들의 부 정기적인 정도의 측정, 상기 제1 및 제2 전자기적 방사 신호들 사이의 유사성 및 관련성의 정도에 대한 측정, 상기 신호들의 장기간 평균화 맥박 진폭에 대한 현재 맥박 진폭의 비율의 획득, 상기 신호의 이전의 맥박 진폭에 대한 현재 맥박 진폭의 비율 및 상기 신호들의 평균화 맥박구간에 대한 현재 맥박 구간의 비율에 의한 모션 아티팩트 정도의 측정으로부터 선택되는 하나 또는 다수의 파라미터들의 조합을 형성하는 단계를 포함하는 산소 포화도 측정기에서 신호들을 앙상블 평균화하는 방법.Selecting the weights may include measuring an irregular level of the signals, a measure of the degree of similarity and relevance between the first and second electromagnetic radiation signals, and a current for long-term averaged pulse amplitudes of the signals. One or more parameters selected from the acquisition of the ratio of pulse amplitudes, the measurement of the degree of motion artifacts by the ratio of the current pulse amplitude to the previous pulse amplitude of the signal and the ratio of the current pulse interval to the averaged pulse interval of the signals. And ensemble averaging signals in an oxygen saturation meter comprising forming a combination of the two. 혈액이 흐르는 조직으로부터 빛의 서로 다른 두개의 파장과 관련된 제1 및 제2 전자기적 방사 신호를 수신하는 수단;Means for receiving first and second electromagnetic radiation signals associated with two different wavelengths of light from the blood flowing tissue; 상기 제1 및 제2 전자기적 신호들의 신호 특성에 대한 평가를 획득하는 수단;Means for obtaining an evaluation of a signal characteristic of the first and second electromagnetic signals; 상기 신호 특성에 대한 평가를 이용하여 앙상블 평균화기에서 사용하기 위한 가중치를 선택하는 수단; 및Means for selecting a weight for use in an ensemble averaging using the evaluation of the signal characteristics; And 상기 가중치를 이용하여 상기 제1 및 제2 전자기적 신호들을 앙상블 평균화하는 앙상블 평균화기;An ensemble averaging unit that ensembles the first and second electromagnetic signals using the weights; 를 포함하는 산소 포화도 측정기에서 신호를 앙상블 평균화하는 장치.Apparatus for ensembling the signal in the oxygen saturation meter comprising a. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 신호 특성에 대한 평가를 획득하는 수단은, 상기 신호들의 부정맥 정도에 대한 측정을 획득하는 것을 특징으로 하는 산소 포화도 측정기에서 신호들을 앙상블 평균화하는 장치.And means for obtaining an assessment of the signal characteristics is to obtain a measurement of the degree of arrhythmia of the signals. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 신호 특성에 대한 평가를 획득하는 수단은, 상기 제1 및 제2 전자기적 방사 신호들 사이의 유사성 또는 관련성의 정도에 대한 측정을 획득하는 것을 특징으로 하는 산소 포화도 측정기에서 신호들을 앙상블 평균화하는 장치.And means for obtaining an evaluation of the signal characteristic obtains a measurement of the degree of similarity or association between the first and second electromagnetic radiation signals. The apparatus for ensemble averaging signals in an oxygen saturation meter. . 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 신호 특성에 대한 평가를 획득하는 수단은, 상기 신호들 내에 존재하는 모션 아티팩트 정도의 측정을 획득하는 것을 특징으로 하는 산소 포화도 측정기에서 신호들을 앙상블 평균화하는 장치.And the means for obtaining an assessment of the signal characteristics obtains a measurement of the degree of motion artifacts present in the signals. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 신호 특성에 대한 평가를 획득하는 수단은, 상기 신호의 장기간 평균 맥박 진폭에 대한 현재의 맥박 진폭의 비율을 획득하는 것을 특징으로 하는 산소 포화도 측정기에서 신호들을 앙상블 평균화하는 장치.And means for obtaining an assessment of the signal characteristics obtains a ratio of the current pulse amplitude to the long term average pulse amplitude of the signal. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 신호 특성에 대한 평가를 획득하는 수단은, 상기 신호의 이전의 맥박 진폭에 대한 현재의 맥박 진폭의 비율을 획득하는 것을 특징으로 하는 산소 포화도 측정기에서 신호들을 앙상블 평균화하는 장치.And means for obtaining an evaluation of the signal characteristic obtains a ratio of a current pulse amplitude to a previous pulse amplitude of the signal. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 신호 특성에 대한 평가를 획득하는 수단은, 다른 메트릭과의 조합을 포함하는, 단일 맥박에 대한 모든 신호 특성 메트릭의 정도에 대한 측정을 획득하는 것을 특징으로 하는 산소 포화도 측정기에서 신호들을 앙상블 평균화하는 장치.The means for obtaining an assessment of the signal characteristics comprises obtaining a measurement of the degree of all signal characteristic metrics for a single pulse, including combinations with other metrics, to ensemble the signals in an oxygen saturation meter. Device. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 신호 특성에 대한 평가를 획득하는 수단은, 상기 신호들의 평균 맥박 구간에 대한 현재의 맥박 구간의 비율을 획득하는 것을 특징으로 하는 산소 포화도 측정기에서 신호들을 앙상블 평균화하는 장치.And means for obtaining an evaluation of the signal characteristic obtains a ratio of the current pulse interval to the average pulse interval of the signals.
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